KR200274668Y1 - 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템 - Google Patents
메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 고안은 환경재현시험실내에서 자동차 등 각종 시험품에 대하여 각종 성능 및 내구성 시험을 행하기 위해서 쏠라를 재현하는 쏠라 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광과 가장 유사한 스펙트럼분포를 나타내는 풀 스펙트럼 메탈 할라이드 램프를 이용하여 자연 태양광과 가장 유사한 쏠라를 재현하고 또한 세계 각 지역의 태양열 강도에 맞도록 쏠라의 세기를 조절할 수 있는 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.
본 고안의 쏠라 시뮬레이션 시스템은 쏠라는 조사하는 다수의 메탈 할라이드 램프(10), 상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)를 각각 장착하는 다수의 등 기구(11), 상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)를 각각 점등시키기 위한 다수의 이그나이터(20), 상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)에 각각 스타팅 전압과 러닝 전압을 인가하고 아크 전류를 조정하고 공급 AC 전압의 듀티 사이클을 조절하여 쏠라의 세기를 조절하는 파워 컨트롤러(30), 상기 각각의 파워 컨트롤러(30)에 DMX 값을 분배하기 위한 DMX 분배기(40), 그리고 상기 DMX 분배기(40)로 하여금 쏠라를 재현하기 위해 필요한 DMX 값을 출력하도록 제어하는 디밍 컨트롤 유니트(50)로 구성되어 있다.
Description
본 고안은 환경재현시험실내에서 자동차 등 각종 시험품에 대하여 각종 성능 및 내구성 시험을 행하기 위해서 쏠라(solar, 태양광)를 재현하는 쏠라 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광과 가장 유사한 스펙트럼분포를 나타내는 풀 스펙트럼 메탈 할라이드 램프를 이용하여 자연 태양광과 가장 유사한 쏠라를 재현하고 또한 세계 각 지역의 태양열 강도에 맞도록 쏠라의 세기를 조절할 수 있는 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자연환경과 근접한 분위기를 만들어 그 내부에서 시험품(자동차 등)의 성능 및 내구성을 시험하는 환경재현시험실은 실내에 설치되는데, 시험품의 성능 및 내구성을 올바로 시험하기 위해서 환경재현시험설비는 가능한 자연 그대로를 재현할 수 있어야 한다. 따라서 환경재현시험실의 내부에서 조사되는 쏠라는 자연 태양광과 매우 유사한 것이 바람직하다.
그러나 종래의 환경재현시험실은 태양광의 재현(Solar Simulation)을 위하여 할로겐 램프(halogen lamp) 또는 적외선 램프(infrared lamp)를 이용하고 있는데, 할로겐 램프나 적외선 램프는 태양광의 분광 스펙트럼의 일부만을 재현할 수 있을 뿐이고, 태양광의 풀 스펙트럼을 그대로 재현할 수 없어서 시험품을 자연 태양광의 환경조건하에서 시험할 수 없었다. 따라서 시험품에 대한 성능 및 내구성 시험결과도 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한 종래의 할로겐 램프 또는 적외선 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템은 세계 각 지역의 태양열 강도에 맞도록 쏠라의 세기를 용이하게 조절할 수 없는 문제점이 있다.
본 고안은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 쏠라(태양광)를 재현하는 환경재현시험실에서 자연 태양광과 매우 근접한 쏠라가 시험품에 조사되도록 하여 시험품에 대한 각종 시험결과의 신뢰성을 향상시키고 또한 세계 각 지역의 조건에 맞도록 태양열 강도를 용이하게 조절하여 재현할 수 있는 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 쏠라 시뮬레이션 시스템은 환경재현시험실의 상부에 설치되는 것으로서 쏠라를 조사하는 다수의 메탈 할라이드 램프, 상기 다수의 메탈 할라이드 램프를 각각 장착하는 다수의 등 기구, 상기 다수의 메탈 할라이드 램프를 각각 점등시키기 위한 다수의 이그나이터(igniter), 상기 다수의 메탈 할라이드 램프에 각각 스타팅(starting) 전압과 러닝(running) 전압을 인가하고 아크 전류(Arc current)를 조정하고 공급 AC 전압의 듀티 사이클(Duty Cycle)을 조절하여 쏠라의 세기를 조절하는 파워 컨트롤러(Power Controller), 상기 각각의 파워 컨트롤러에 DMX 값을 분배하기 위한 DMX 분배기, 그리고 상기 DMX 분배기로 하여금 쏠라를 재현하기 위해 필요한 DMX 값을 출력하도록 제어하는 디밍 컨트롤 유니트(Dimming Control Unit)로 구성되어 있다.
도 1은 본 고안의 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템의 구성도,
도 2는 본 고안의 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템의 블록도,
도 3은 본 고안의 쏠라 시뮬레이션의 일 구성요소인 파워 컨트롤러의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 고안의 쏠라 시뮬레이션 시스템을 이용하여 쏠라 시뮬레이션을 행한 일 실시예를 설명하기 위한 메탈 할라이드 램프 및 등 기구의 배치도,
도 5는 도 4와 같이 배치된 메탈 할라이드 램프에 의하여 시험품에 1,200 W/m2의 일사량을 조사하기 위해 필요한 각 램프별 DMX 값 및 출력비율을 나타내는 표,
도 6은 도 4와 같이 배치된 메탈 할라이드 램프에서 도 5와 같은 출력비율로 쏠라를 조사할 때 시험품에 조사되는 각 위치별 일사량을 나타내는 표이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
1: 환경재현시험실 10: 메탈 할라이드 램프
11: 등 기구 20: 이그나이터
30: 파워 컨트롤러 31; AC-DC 정류회로
32: PWM 구동부 33: D/A 컨버터
34: PWM 제어회로 35: 풀 브릿지 출력회로
36: 풀 브릿지 구동회로 37: 제어 트랜스
40: DMX 분배기 50: 디밍 컨트롤 유니트
이하 본 고안의 실시예에 대한 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안의 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 고안의 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템의 블록도이며, 도 3은 본 고안의 쏠라 시뮬레이션의 일 구성요소인 파워 컨트롤러의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 4는 본 고안의 쏠라 시뮬레이션 시스템을 이용하여 쏠라 시뮬레이션을 행한 일 실시예를 설명하기 위한 메탈 할라이드 램프 및 등 기구의 배치도이며, 도 5는 도 4와 같이 배치된 메탈 할라이드 램프에 의하여 시험품에 1,200 W/m2의 일사량을 조사하기 위해 필요한 각 램프별 DMX 값 및 출력비율을 나타내는 표이고, 도 6은 도 4와 같이 배치된 메탈 할라이드 램프에서 도 5와 같은 출력비율로 쏠라를 조사할 때 시험품에 조사되는 각 위치별 일사량을 나타내는 표이다.
도시된 바와 같이 본 고안의 쏠라 시뮬레이션 시스템은 환경재현시험실의 상부에 설치되는 것으로서 쏠라는 조사하는 다수의 메탈 할라이드 램프(10), 상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)를 각각 장착하는 다수의 등 기구(11), 상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)를 각각 점등시키기 위한 다수의 이그나이터(20), 상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)에 각각 스타팅 전압과 러닝 전압을 인가하고 아크 전류를 조정하고 공급 AC 전압의 듀티 사이클을 조절하여 쏠라의 세기를 조절하는 파워 컨트롤러(30), 상기 각각의 파워 컨트롤러(30)에 DMX 값을 분배하기 위한 DMX 분배기(40), 그리고 상기 DMX 분배기(40)로 하여금 쏠라를 재현하기 위해 필요한 DMX 값을 출력하도록 제어하는 디밍 컨트롤 유니트(50)로 구성되어 있다.
상기 메탈 할라이드 램프(10)는 자연의 태양광과 가장 유사한 광스펙트럼분포를 나타내는 광을 발하는 램프로서, 등 기구(11)에 가로 방향 또는 세로 방향으로 설치된다. 상기 이그나이터(20)는 고압을 발생시켜 메탈 할라이드 램프(10)에 인가함으로써 램프(10)를 점등시키는 기능을 한다.
메탈 할라이드 램프(10) 및 등기구(11)는 예를 들어 도4에 도시된 바와 같이 좌우 일직선상에 배열된다.
파워 컨트롤러(30)는 전원이 온 된 상태에서 상기 이그나이터(20)와 메탈 할라이드 램프(10)로 스타팅 전압과 러닝 전압을 인가하여 메탈 할라이드 램프(10)를 점등하며 또한 DMX 분배기(40)로부터 입력된 DMX 값에 따라 공급 AC 전압의 듀티 사이클을 조절하여 메탈 할라이드 램프(10)의 밝기를 조절한다.
파워 컨트롤러(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 교류를 직류로 변환하는 AC-DC 정류회로(31), 상기 AC-DC 정류회로(31)에서 정류된 전류의 펄스폭을 변조하는 PWM(Pulse Width Modulation) 구동부(32), DMX 분배기(40)로부터 입력된 DMX 신호의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 D/A 컨버터(33), 상기 D/A 컨버터(33)로부터의 신호에 따라 PWM 구동부(32)를 제어하는 PWM 제어회로(34), 상기 PWM 구동부(32)로부터 입력된 전류를 교류의 방형파로 생성하여 이그나이터(20)에 인가하는 풀 브릿지(full bridge) 출력회로(35), 상기 풀 브릿지(full bridge) 출력회로(35)를 구동시키는 풀 브릿지(full bridge) 구동회로(36), 상기 AC-DC 정류회로(31)로부터의 전압을 PWM 제어회로(34) 및 풀 브릿지(full bridge) 구동회로(36)에 필요한 전압으로 변환하여 인가하는 제어 트랜스(37)로 구성되어 있다.
DMX 분배기(40)는 디밍 컨트롤러 유니트(50)로부터 입력된 각 램프별 DMX 값을 각 램프별 파워 컨트롤러(30)에 각각 분배한다.
디밍 컨트롤러 유니트(50)는 사용자가 단말기를 이용하여 자연 태양광의 강도(solar radiation intensity)를 재현하기 위하여 메탈 할라이드 램프(10)의 밝기를 입력하면, 입력된 값을 DMX 512 standard 신호로 DMX 분배기(40)에 송신한다. 또한 사용자가 단말기대신에 각 램프별 신호값을 수동레버를 조작하여 입력할 수도 있다.
디밍 컨트롤러 유니트(50)의 단말기에는 요구되는 자연 태양광의 강도에 따른 각 램프별 DMX 값을 시험에 의하여 구하여 미리 저장되어 있다. 태양광의 강도에 따른 각 램프별 DMX 값을 구하는 과정은 다음과 같이 행해진다.
자동차와 같은 시험품의 표면이나 규정된 위치들에 각각 일사량 측정기(Pyranometer)를 설치하고, 디밍 컨트롤 유니트(50)의 단말기나 수동레버를조작하여 각각의 메탈 할라이드 램프(10)의 밝기를 조절하면서, 각각의 일사량 측정기에서 측정된 일사량이 요구되는 일사량의 편차범위내에 들도록 한다. 이때 디밍 컨트롤 유니트(50)의 단말기나 수동레버에 의하여 입력된 각 램프별 DMX 값이 요구되는 일사량을 제어하기 위한 값이 된다. 이와 같은 방법으로 요구되는 여러 단계의 일사량에 따른 각 램프별 DMX 값을 시험을 통하여 미리 구하여 디밍 컨트롤 유니트(50)의 단말기에 미리 저장하여 놓는다.
상기와 같은 본 고안의 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템을 이용하여 환경재현시험실에서 자동차에 대하여 쏠라 시뮬레이션을 행하는 일 실시예를 설명한다.
A 지역의 여름철 최고 일사량이 1,200 W/m2인 경우 이 지역에서 운행하게 될 자동차가 이러한 환경조건에서 요구되는 성능 및 내구성을 갖는지를 시험하여야 한다.
이를 위하여 자동차를 환경재현시험실(1)의 소정위치에 배치시키고 전원을 온하면 파워 컨트롤러(30)는 이그나이터(20)와 메탈 할라이드 램프(10)에 스타팅 전압과 러닝 전압을 공급하여 메탈 할라이드 램프(10)를 점등시킨다. 그리고 나서 디밍 컨트롤 유니트(50)의 단말기에 1,200 W/m2를 조사하기 위한 해당 값을 입력한다. 이 때 단말기는 상기 입력값에 대응하는 미리 설정되어 있는 각 램프별 DMX 값을 DMX 512 standard 신호로 DMX 분배기(40)로 송신한다. 또는 사용자가 디밍 컨트롤 유니트(50)의 수동레바를 조작하여 각 램프별 DMX 값을 수동으로 입력할 수도있다. 시험품에 일사량 1,200 W/m2를 조사하기 위한 각 램프별 DMX 값은 도 5의 표에 나타나 있다.
그리고 DMX 분배기(40)는 각 램프별 DMX 값을 해당 파워 컨트롤러(30)에 분배하고, 각 파워 컨트롤러(30)는 수신된 DMX 값에 따라 공급 AC 전압의 듀티 사이클을 조절하여 메탈 할라이드 램프(10)의 출력비율(%)을 제어한다. 메탈 할라이드 램프(10)는 최대 출력량(100%의 출력비율)이 1800W 인 램프를 사용하고 있으므로 예를 들어 #1의 램프는 85%의 출력비율의 전력, 1530 W 을 조사하게 된다. 이와 같이 각 램프별 DMX 값에 따른 램프의 출력비율은 도 5의 표에 나타나 있다.
도 5에 나타나 있는 바와 같은 출력비율로 각 메탈 할라이드 램프(10)에서 쏠라를 조사할 경우 시험품의 각 부분에 조사되는 일사량 및 목표값(1,200 W/m2)에 대한 편차(%)가 도 6의 표에 나타나 있다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이 실제 시험품에 조사되는 일사량은 목표 일사량에 대하여 ±10%의 편차범위내에서 근접하고 있다.
이와 같이 본 고안의 쏠라 시뮬레이션 시스템은 요구되는 일사량을 조사하기 위한 DMX값을 미리 구하여 이를 디밍 컨트롤 유니트(50)의 단말기에 저장하여 놓고 시험을 할 때마다 요구 일사량을 단말기에 입력하면 자동으로 시험품에 요구 일사량을 조사할 수 있으므로 세계 각 지역의 환경조건에 맞도록 일사량을 용이하게 재현할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템은 자연의 태양광과 가장 유사한 스펙트럼을 갖는 광을 조사하는 메탈 할라이드 램프를 이용하고 있으므로 시험품에 대한 각종 시험결과의 신뢰성을 향상시키고 또한 세계 각 지역의 환경조건에 맞도록 일사량을 용이하게 재현할 수 있는 효과를 발휘한다.
본 고안은 기재된 구체예 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 고안이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 실용신안등록청구범위에 속한다 할 것이다.
Claims (3)
- 쏠라는 조사하는 다수의 메탈 할라이드 램프(10),상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)를 각각 장착하는 다수의 등 기구(11),상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)를 각각 점등시키기 위한 다수의 이그나이터(20),상기 다수의 메탈 할라이드 램프(10)에 각각 스타팅 전압과 러닝 전압을 인가하고 아크 전류를 조정하고 공급 AC 전압의 듀티 사이클을 조절하여 쏠라의 세기를 조절하는 파워 컨트롤러(30),상기 각각의 파워 컨트롤러(30)에 DMX 값을 분배하기 위한 DMX 분배기(40),그리고 상기 DMX 분배기(40)로 하여금 쏠라를 재현하기 위해 필요한 DMX 값을 출력하도록 제어하는 디밍 컨트롤 유니트(50)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 디밍 컨트롤 유니트(50)는 시험품에 요구 일사량을 조사하기 위해 필요한 각 램프별 DMX 값이 미리 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 파워 컨트롤러(30)는 교류를 직류로 변환하는 AC-DC 정류회로(31), 상기 AC-DC 정류회로(31)에서 정류된 전류의 펄스 폭을 변조하는PWM 구동부(32), DMX 분배기(40)로부터 입력된 DMX 신호의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 D/A 컨버터(33), 상기 D/A 컨버터(33)로부터의 신호에 따라 PWM 구동부(32)를 제어하는 PWM 제어회로(34), 상기 PWM 구동부(32)로부터 입력된 전류를 교류의 방형파로 생성하여 이그나이터(20)에 인가하는 풀 브릿지 출력회로(35), 상기 풀 브릿지 출력회로(35)를 구동시키는 풀 브릿지 구동회로(36), 상기 AC-DC 정류회로(31)로부터의 전압을 PWM 제어회로(34) 및 풀 브릿지 구동회로(36)에 필요한 전압으로 변환하여 인가하는 제어 트랜스(37)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈 할라이드 램프를 이용한 쏠라 시뮬레이션 시스템.
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